ROV attitude control based on multi-motor cooperative propulsion北大核心CSCD

[目的]为了提高遥控水下航行器(ROV)在复杂水下环境中的姿态控制性能,开展多电机协同推进的ROV姿态控制研究。[方法]首先,针对多电机系统的结构和算法,分别提出一种基于PID速度补偿器的偏差耦合结构和一种新型非奇异终端滑模控制(SMC)算法,并设计一种新颖的基于多电机协同推进的ROV姿态控制方法;然后,建立ROV的运动学和动力学模型,开展推进器组推力建模分析、解耦简化ROV动力学模型研究;最后,设计一种ROV滑模姿态控制器。[结果]仿真结果表明,所提的结构和算法可提高多电机系统的抗干扰性、同步性和快速响应能力,进而提高ROV姿态控制系统的稳定性与鲁棒性。[结论]所提方法可为ROV姿态控制提供一种新的可用方案。     

引水隧洞突涌段变形特征及控制关键技术研究

深埋引水隧洞突泥突水洞段注浆固结圈与初期支护结构作为协同承载结构,其荷载分担与变形控制对结构和施工安全有重要作用。为研究深埋引水隧洞突涌洞段围岩与支护体系稳定性,以滇中引水狮子山隧洞为工程依托,通过现场对围岩-支护监控量测与第二层型钢拱架受力监测,结合施工工况动态分析围岩-支护体系受力与变形,研究总结突涌段施工变形控制关键技术。研究结论:(1)深埋隧洞突涌洞段拱顶累计沉降17.4 mm,达预留值的17%左右;拱肩、拱腰累计收敛106.6 mm、98.1 mm,达预留值100%左右。(2)突涌洞段理论预测极限位移150 mm;现场监测评价设定阈值uo=100 mm,当达到2/3时,应采取加强措施。(3)最佳开挖方法为微台阶法。各级台阶长度控制在3 m左右,按“快挖、快支、快封闭”原则组织施工。(4)超前预支护管棚结构起到提高固结体刚度作用,较固结体提高约13倍。(5)双层支护结构强度、刚度增加,承载能力明显提高,施工安全性也得以提高。     

铁路桥梁BIM程序的设计与实现

针对桥梁工程设计的特点,自主开发一款具有二维交互设计,及三维显示功能的铁路桥梁BIM设计程序。阐述了在建筑信息模型(BIM)模式下桥梁程序开发不易完全抛弃二维设计视图及传统设计的理念。着重介绍了该程序的MVC框架、桥梁设计功能,以及在二维、三维显示视口开发中所使用的OPENGL VBO、四叉树空间索引等技术。通过工程项目应用,表明该程序具备BIM铁路桥梁方案设计功能,三维场景直观生动,并且结合二维视图辅助,使用户能够直接、实时地掌握桥梁结构高程、尺寸等数据,更好地帮助决策合理的桥梁方案。     

船舶主柴油机建模与仿真

船舶主柴油机作为船舶动力装置的核心设备,在船舶安全航行中有着至关重要的作用。对船舶主柴油机进行建模可以进一步研究柴油机的工况及性能,文章以7K98MC型柴油机为研究对象,基于Matlab/Simulink平台搭建柴油机工作过程的仿真模型,并对模型正确性进行验证分析。     

小型自然循环蒸汽发生器水位控制特性分析

针对小型立式自然循环U形管蒸汽发生器,提出基于经典PID控制理论模型的二回路侧水位控制方块图和数学模型,并采用RELAP5程序建立含水位控制的蒸汽发生器热工水力瞬态分析模型,研究了10%FP阶跃降升负荷、大幅度阶跃降升负荷2种情况下蒸汽发生器的热工水力动态特性,分析了水位控制方案的可行性。结果表明,所设计的水位控制系统以及PID整定参数取值基本满足功率运行控制需求,但由于影响两相流水位因素的多参数复杂性,使得某些负荷下水位控制系统带有一定的非线性特征,在工程上标定水位和给水流量时需要重点关注。     

基于RBF神经网络优化模糊规则的USV自适应模糊滑模控制

针对USV运动航向控制问题,利用基于Lyapunov稳定性理论的滑模控制方法设计USV航向控制律.考虑到USV运动系统具有不确定性,利用具有万能逼近性能的模糊系统对USV运动模型中不确定项及外界干扰项进行模糊逼近.为了进一步提高模糊系统的逼近性能,采用具有学习能力快的RBF神经网络对模糊系统进行在线学习,优化模糊规则.仿真结果表明基于RBF网络优化的模糊控制该算法能够实现USV航向连续稳定跟踪.     

PLC控制的船用电机驱动系统

传统船用电机驱动系统极易受到海上复杂环境的影响,为了解决传统系统中存在的抗干扰性差的问题,引入PLC设备对船用电机驱动系统进行优化设计。在传统的硬件系统上安装PLC控制元件,并对系统电路进行整改,通过编写船用电机启动控制程序和停机控制程序,实现系统的软件设计。经过系统测试得出结论:在噪声干扰环境下,传统船用电机驱动系统与PLC控制下的船用电机驱动系统的运行成功率均为100%,但PLC控制下的船用电机驱动系统比传统系统的信号波动幅值低4.0,因此具有更高的抗干扰能力。     

船、机、桨动力耦合可视化系统设计与实现

为了实现船、机、桨之间匹配关系的可视化及实现MATLAB在船舶动力系统计算中的应用,基于船、机、桨动力匹配关系,利用向量计算方法在Simulink平台设计了一套船、机、桨瞬态仿真系统,并在MATLAB GUI中设计了可视化仿真控制台.系统中,基于S函数对Simulink模块进行了二次开发,增强了数值关系的表现效果.仿真系统正确地预测了船、机、桨匹配中各个参数的变化趋势,并且可有效地帮助轮机管理人员理解船、机、桨之间的复杂耦合关系.     

多类型信息下的网络交通流演化模型

交通信息发布机构提供描述信息和规范信息给不同的出行者，描述信息接收者依据信息和经验更新路径行程时间认知，根据认知选择路径；规范信息接收者仅根据经验更新认知.规范信息遵从者选择推荐路径，非遵从者依据认知选择路径.两类信息遵从率都取决于信息准确度.依据非线性动力学理论分析了模型性质，研究表明，模型不动点存在但是不一定唯一，不动点状态与信息混合使用情况有关.数值试验结果表明，模型不动点与随机用户均衡点不同，以恰当比例混合使用两类信息可提高交通流稳定性.     

驾驶行为数据驱动的城市道路交通安全风险辨识方法探讨

为提高城市道路交通安全水平,针对道路交通安全风险辨识方法多采用宏观事故数据及小样本交通调查数据的研究现状,紧扣当前道路设计及交通管理对风险客观精确辨识的现实需求。首先,分析了已有风险辨识方法的优缺点,及现有辨识方法面临的挑战;其次,基于国内外驾驶行为研究现状,结合车联网OBD异常驾驶行为数据精确度高、数据量大等优势,定性剖析不同道路条件与异常驾驶行为的关系;最后,建立道路条件与异常驾驶行为关联模型,分析探讨利用异常驾驶行为数据辨识道路交通安全风险的研究思路,并提出相应的思路流程及关键技术的进一步研究。